Understanding Oculomotor Systems for Visual Performance Enhancement

1. SYSTEMES OCULOMOTEURS Dr Caroline Tilikete

2. LES SYSTEMES OCULOMOTEURS 1 - INTRODUCTION 1a. Les différents types de mouvement Les mouvements intentionnels ou volontaires En vue d’atteindre un but. • En fonction de la variété de mouvement : • Les mouvements rapides vers une cible fixe • balistiques • en boucle ouverte • 3 axes principaux : • 1) dans un ordre précis, c’est la séquence, • 2) à des temps appropriés pendant une durée appropriée, c’est le timing • 3) avec des intensités adéquates. • freinage actif du à l’activation des muscles antagonistes

3. 1 - INTRODUCTION 1a. Les différents types de mouvement Les mouvements intentionnels ou volontaires Les mouvements lents • rétrocontrôle sensoriel continu  • en boucle fermée • deux types : • poursuite d’une cible visuelle • rampe lente  • activité musculaire dans les muscles agonistes seulement • En fonction du but • déclenchés par un stimulus extérieur • auto-initiés

4. 1 - INTRODUCTION 1a. Les différents types de mouvement Les mouvements automatiques. • Stéréotypé et reproductible, innés ou par apprentissage • Contrôle de la posture, de l’équilibre, conduite automobile ou sports Les mouvements réflexes. • Réaction motrice involontaire, reproductible, prédéterminés génétiquement. • Partie intégrante de l’exécution du mouvement volontaire

5. 1 - INTRODUCTION 1B. Les différents types de mouvements oculaires • But : améliorer la performance de notre système visuel • Mouvements • d’orientation • Acuité visuelle élevée au niveau de la fovéa • Systèmes: saccades, poursuite oculaire • de stabilisation • Eviter les instabilités des images sur la rétine • Systèmes: fixation oculaire, réflexe vestibulo-oculaire, réflexe optocinétique • Organisation: • I - Système commun périphérique • II - Systèmes spécifiques en amont: • Volontaire: saccades • Automatique: poursuite oculaire • Réflexe: réflexe vestibulo-oculaire

6. 2 – Organisation périphérique 2A – Les muscles oculomoteurs • 6 muscles oculomoteurs : les 4 muscles droits médiaux, latéraux, supérieur et inférieurs et les deux muscles obliques inférieur (petit) et supérieur (grand) • Releveur de la paupière et muscle irien

7. La fonction des muscles oculomoteurs Oblique supérieur Oblique inférieur

8. 2 – Organisation périphérique 2B – Les noyaux et nerfs oculomoteurs • 3 paires • VIème nerf crânien : nerf moteur oculaire externe / muscle droit externe ipsilatéral • IVème nerf crânien : nerf pathétique / muscle oblique supérieur controlatéral • IIIème nerf crânien : nerf moteur oculaire commun / droit interne, supérieur et inférieur et oblique inférieur, releveur de la paupière et constriction pupillaire (parasympathique)

9. Oblique supérieur Oblique inférieur

10. 2 – Organisation périphérique 2C – Bases physiologiques Conjugaison des mouvements horizontaux et verticaux • Loi de Herring • Commande des mouvements conjugués horizontaux : noyau du VI et inter neurone

11. I – ORGANISATION PERIPHERIQUE Noyau du VI

12. 2 – Organisation périphérique 2D – Pathologie oculomotrice périphérique • Paralysie oculomotrice • Diplopie. • OIN

17. 3 – ORGANISATION CENTRALE 3A – Le système saccadique • mouvements d’orientation • mouvements rapides, mouvements oculaires pendant le sommeil • fovéation : détection des cibles et exploration de scènes visuelles • Soit: • Volontaires • Automatiques • Réflexes: phase rapide du nystagmus

19. II – ORGANISATION CENTRALE A – Le système saccadique • Caractéristiques • Rapidité d’action: temps de latence de 200 msec et vitesse > 500 °/sec • Précision • Organisation particulière au niveau de centres pré moteurs: • Activité phasique (en bouffée) et tonique (en échelon) • Double commande de déplacement de l’œil puis de maintien de l’œil en position • Contraction phasique • Contraction tonique

20. I – ORGANISATION PERIPHERIQUE

21. II – ORGANISATION CENTRALE A – Le système saccadique • Centres prémoteurs: • Dans le tronc cérébral • Protubérance pour les mouvements horizontaux • Mésencéphale pour les mouvements verticaux • Cervelet: • Coordonne l’amplitude et la vitesse de la saccade • Colliculus supérieur: • Relais pour les saccades visuellement guidées (volontaires ou automatiques) • Noyaux gris centraux: • Relais pour les saccades volontaires

22. Thalamus Colliculus supérieur riFLM NIC Colliculus inférieur Noyau fastigial III IV Cervelet Lobules VI et VII Nyx pontins FRPP VI Nodulus Uvula Noyaux vestibulaires

26. II – ORGANISATION CENTRALE A – Le système saccadique • Contrôle cortical = organisation de la motricité en général: • Aires frontales • Saccades volontaires • Aires pariétales • Saccades automatiques

28. II – ORGANISATION CENTRALE B – Le système de poursuite oculaire • mouvements d’orientation • mouvements lents: suivi d’une cible mobile • fovéation : expertise visuelle d’une cible en mouvement • Mélange d’une motricité volontaire et automatiques • Toujours visuellement guidé

30. II – ORGANISATION CENTRALE B – Le système de poursuite oculaire • Caractéristiques: • Aligner la vitesse de l’œil à la vitesse de la cible • Organisation: • Photorécepteurs sensibles au déplacement • Système magnocellulaire de la périphérie jusqu’au niveau des aires visuelles secondaires • Commandes centrale qui descend au niveau des noyaux du pont • Communauté de voies avec le système vestibulo-oculaire au niveau cérébelleux et des noyaux vestibulaires (phase lente)

31. Aires MT et MST

33. II – ORGANISATION CENTRALE C – Le système optocinétique • mouvements de stabilisation • mouvements lents: stabilisation sur la rétine d’une scène visuelle en mouvement • Nystagmus des trains • Purement réflexe • Toujours visuellement guidé • Difficile à différencier de la poursuite oculaire chez l’homme

35. II – ORGANISATION CENTRALE C – Le système optocinétique • Caractéristiques: • Aligner la vitesse de l’œil à la vitesse de la scène visuelle en mouvement • Organisation: • Photorécepteurs sensibles au déplacement • Système magnocellulaire de la périphérie jusqu’au niveau des aires visuelles secondaires • Implication des noyau du tractus optique au niveau du tronc cérébral • Communauté de voies avec le système vestibulo-oculaire au niveau cérébelleux et des noyaux vestibulaires (phase lente)

37. II – ORGANISATION CENTRALE D – Le réflexe vestibulo-oculaire • Caractéristiques: • Aligner la vitesse de l’œil à la vitesse de rotation de la tête de manière à stabiliser les images sur la rétine • Organisation: • Détecteurs vestibulaires sensibles au déplacement • Communauté de voies avec le système optocinétique et de poursuite oculaire au niveau cérébelleux et des noyaux vestibulaires (phase lente) • Système de contrôle: détection d’une instabilité de l’image sur la rétine